解決化工裝置控制系統之間時鐘不同步的方法

李 浩，劉園園

（遼陽石化芳烴廠儀表車間，遼寧遼陽 111003）

解決化工裝置控制系統之間時鐘不同步的方法

李 浩，劉園園

（遼陽石化芳烴廠儀表車間，遼寧遼陽 111003）

隨著社會的發展和科技的不斷進步，時鐘同步技術變得非常重要，發展也相當快速，但針對于一些運行時間較長老舊石油化工裝置，需要解決控制系統之間時鐘不同步的問題較為困難，因為老舊化工裝置控制系統軟件版本較低和硬件老舊，不利于GPS等先進時鐘同步技術的實施應用。針對此類問題，可以利用原有的控制系統軟件和硬件結合的方法解決此問題。結合化工裝置的實際應用，介紹了如何使用軟件編程和硬接線相結合的方法實現分散控制系統（DCS）與緊急停車系統（ESD）的時鐘同步，從而為準確分析事故，及時找出事故發生的第一信號原因創造了有利條件，并且節約了在時鐘同步技術改造上的所需成本。

時鐘同步；DCS系統；ESD系統；脈沖信號

1 系統之間時鐘同步方法的選擇

目前化工裝置系統間實現時鐘同步的方法常用有兩種：其中GPS時鐘同步技術較為先進，是一種接收衛星發射的低功率無線電信號，通過計算得出GPS時間的接收裝置，該方式將GPS時鐘作為控制系統的標準時鐘，其優點是精度很高，誤差一般在幾十μs至幾ms，但實現起來比較困難，改動投入較大，不適合已投產多年的老舊化工裝置。另一種就是通過軟硬結合的方法，將主系統的時鐘同步請求的脈沖信號發送到對方系統中，對方系統接收觸發的脈沖信號后，再經過軟件組態設置，實現時鐘同步功能。而采用硬接線的方法，只是需要使用兩個系統各自的一個數字量輸出和數字量輸入點，這在一般化工裝置都可以滿足條件，而時間的判定則通過各自系統內部的軟件組態來完成。由于硬接線使得信號傳送的速度非常快，并且可利用系統卡件備用通道，不需要增加硬件，實現起來較為方便，使用這種方法實現兩套系統的時鐘同步，其精度非常高。因此最終采用了硬接線加軟件編程讀取時鐘和設定時鐘的方法，每天固定時間進行一次校對，消除時鐘的誤差，從而使得兩套控制系統時鐘始終保持一致。

2 定時自動校正方式實現時鐘同步方案

2.1 DCS系統的軟件組態設計

裝置控制系統采用某公司的DCS控制系統，在軟件組態中的控制策略里新建一個新的模塊，在此模塊中建立DTE（Date Time Event）時鐘事件功能塊，此功能塊可以實現DCS系統任何時間點發出一個脈沖信號，建完以后需要對功能塊兩個參數進行組態，分別是TE-TIME-STR（發脈沖信號的時間）和INTERVAL-STR（發脈沖信號的間隔時間），我們設置成當每天晚上23：00發出脈沖信號和間隔24h再發送脈沖信號，信號發出以后，進入TP（Time Pulse）時間脈沖功能塊中設置脈沖延時時間2s，該脈沖信號延時2s后恢復正常，在該信號發出期間，將該脈沖信號通過DO點輸出傳送到ESD端，ESD端再觸發時鐘同步系統點，完成時鐘同步功能。

2.2 ESD系統的軟件組態設計

2.2.1 兩個系統時鐘同步的組態設計

該化工裝置ESD系統采用某公司的TRIDENT系統，DCS系統發出時間脈沖信號通過硬線連接送到ESD系統DI卡端子上，再通過TriStation 1131組態軟件中運行時鐘同步程序來實現兩個系統時鐘同步，該軟件中可以通過TIMESET功能塊來重新設置ESD系統時間，當來自DCS的校正脈沖信號（TIME_DCS）觸發TP_SYN塊延時1s，以保證信號的精準觸發，再輸出去觸發時鐘同步模塊（TIMESET_SYN）運行，讀取Trident時鐘使用系統日歷（TR_CALENDAR）功能塊，方便對時鐘偏差作出判斷，來設定時鐘同步功能塊（TIME_ SYN），這里的ESD系統日歷（TR_CALENDAR）功能塊中的年（YEAR）、月（MONTH）、日（DAY）不會出現偏差，不需要設置，即讀取ESD系統當前日期，無需再校正。只需將ESD時鐘設置成DCS發出校正的時鐘23：00：00即可，這樣ESD系統時間就與DCS系統時鐘一致，從而實現了通過軟硬結合的方法解決控制系統之間時鐘不同步的問題。

2.2.2 上位機時鐘同步顯示畫面組態設計

如需要在上位機操作畫面上顯示時鐘，則需對上位機顯示軟件進行腳本組態，大多數系統的上位機使用INTOUCH軟件，這里以它為例編寫應用程序腳本，以實現調用讀取ESD系統中與DCS系統時鐘同步的日期和時間，從而使得畫面上顯示的時鐘同步與ESD系統時間一致。

3 結束語

本次對該化工裝置DCS系統和ESD系統間時鐘同步的設計實施過程中，發現由于DCS時間采集掃描周期為1.0s與ESD系統邏輯掃描周期存在微秒偏差，另外脈沖信號傳輸的延時等因素，造成實際同步結果可能會存在1s左右的誤差，但卻可以滿足化工裝置大部分事故分析的需要。運行一段時間證實，此時鐘同步方案效果明顯，可以為今后化工裝置工藝平穩操作，歷史數據曲線分析，事故停車報告分析等提供了真實的數據記錄，也為石油化工裝置排除安全事故隱患提供真實可靠的數據。所以通過軟硬結合的方法實現時鐘同步是一種簡單易行的解決各系統時鐘偏差的方法，對于未實現時鐘同步的化工裝置來說具有很好的應用價值。

［1］ 郭蕊.用軟硬結合的方法實現DCS與ESD系統的時鐘同步［J］.石油化工自動化，2009.

［2］ 張述飛.定時自動校正實現控制系統時鐘同步［J］.石油化工自動化，2014.

［3］ EMERSON.DeltaV Operate Implementation，EMERSON，2005.

Method for Solving Non Synchronization Between Control System of Chemical Plant

Li Hao，Liu Yuan-yuan

With the development of society and the advancement of science and technology，clock synchronization technology becomes very important and the development is very fast.But for some older petrochemical plants with long operation time，it is necessary to solve the problem of clock synchronization between control systems.The problem is more diffi cult because the old chemical plant control system software version is low and old hardware is not conducive to GPS and other advanced clock synchronization technology implementation.To solve this problem，we can use the original control system software and hardware combination to solve this problem.This paper introduces how to realize the synchronization of the DCS and the emergency stop system（ESD）by means of the combination of software programming and hardwiring.In order to analyze the accident and fi nd out the accident happening in time，The fi rst signal cause creates favorable conditions and saves on the cost of the clock synchronization technique.

clock synchronization；DCS system；ESD system；pulse signal

TP273；TN967.1

B

1003-6490（2016）07-0081-02

2016-07-06

李浩（1982—），男，遼寧遼陽人，工程師，主要從事化工儀表及自動化系統運行的維護工作。